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专栏:“卡脖子”的高端制造

来源:尊龙d88.com 作者:d88尊龙备用网址研究管理部 齐兴方 发布日期:2020-10-27

目前,中国已经是一个制造业大国,但还不是一个制造业强国。国内“制造业大而不强”的现状是由全球产业链分工的格局决定的,这种分工体系的特点是国内制造业主要集中在中低端领域,而在高端制造方面技术储备不足,短板限制明显。国内“卡脖子”的高端制造问题存在诸多领域:如高档数控机床、航空发动机、特性材料、生物医药、高性能医疗设备和半导体制造等多个产业领域都受到国外制约。其实在建国初期,国内被“卡脖子”的产业更多,经过几十年改革开放的发展,国内早已解决了“洋火洋钉”等基础制造问题,这些年国内制造业的进步是非常明显的,目前面临的“卡脖子”问题也早已今非昔比。相比起五、六十年代的基础制造,现在的高端制造更像是由多个学科共同作用和推动的科技成果,它们需要不同领域的复合型技术人才共同协作才能实现突破,实现难度更大。下面,以笔者熟悉的半导体制造为例来对目前“卡脖子”的高端制造问题进行一些分析和探索。

经过一年多的普及教育,很多人已经认识到芯片制造的难点在工艺流程上,制造难题被卡在了一个叫光刻机的东西上面。这个光刻技术究竟有多难呢?业界有人曾做过一个比喻:光刻就像两架大飞机同时起飞后并排飞行,然后由其中一架飞机控制一个米粒,另一架飞机控制一把刀在这个米粒上面进行刻字。这个操作的难度系数是非常高的,最新的先进光刻是一项精度达到个位数nm级别的工艺技术。高精度光刻工艺的实现依赖于对精密和纯度要求近乎苛刻的半导体设备和材料,这些技术目前被美日等国家垄断。其实,即使有了满足要求的设备和材料,还必须要有能够熟练驾驭这些设备和材料的半导体工艺人才团队才能完成整个芯片制造。一个完整的芯片制造流程涉及约2000个操作步骤(非严格数字),芯片制造流程的复杂性特点决定了必须要有一支训练有素的高技艺团队的通力配合才能完成整个工艺,台湾聚集了这个领域的全球顶尖人才队伍,因此他们能够保持在芯片制造先进制程方面的领先地位。另一方面,半导体设备和材料对于资金的需求是巨大的,单看行业头部公司每年几十亿到百亿美元的资本开支就已经把很多公司挡在门外了,某种程度上来说,芯片制造这个行业的资金和技术壁垒已经发展成极少数大国才能抗起的产业。时至今日,半导体产业已经发展成为一个全球精细分工和紧密协作的产业,美国处于绝对的技术主导地位,日本有很多“卡脖子”的零部件和材料,台湾掌握着最领先的工艺制程良率,中国在封测领域优势逐渐体现。

面对半导体制造的“卡脖子”难题,后来者为了实现技术的追赶,首先要加大对基础技术的研发投入以实现物理和材料学等方面的突破,同时也需要加大专业人才的培养和激励力度以及资金的规模投入,但笔者认为光凭这些是不够的。光刻机使用了高达45000个零部件,其用到的技术涉及物理、材料、化学等多个学科领域,堪称人类认知和科技的结晶,对于这种超高精密和极高复杂度的设备不是靠一个国家或几个公司就能够在短期内实现突破的。考虑半导体行业全球协作和精细分工的特征,我们可以换个思路通过化整为零来的方式来实现逐渐突破:应该使参与者尽早融入到这种国际分工体系中并取得一定地位,比如可以鼓励更多的中小公司集中力量实现对其中部分关键零部件的突破和替代,从而换取产业地位节点。关于这一点,我们可以参考日本产业的发展历史,日本企业在精密加工和制造方面,一直保持着全球技术领先,很多细分领域是被小作坊式的企业把握着,这是一种精益求精的“工匠精神”。中国的制造业经历了粗放式的发展,目前进入质量提升的阶段,在客观条件上这个阶段已经具备诞生世界隐形冠军的土壤了,希望未来可以看到广大中小企业通过发挥“工匠精神”在诸多关键零部件领域为“卡脖子”的高端制造破局。